石灰石/石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)

石灰石/石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)特點：

    1）．高速氣流設計增強了物質(zhì)傳遞能力，降低了系統(tǒng)的成本，標準設計煙氣流速達到4.0 m/s。

　　2）．工藝成熟，技術(shù)可靠。

　　3）．最優(yōu)的塔體尺寸，系統(tǒng)采用最優(yōu)尺寸，平衡了 SO2 去除與壓降的關(guān)系，使得資金投入和運行成本最低。

　　4）．吸收塔液體再分配裝置，有效避免煙氣爬壁現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高經(jīng)濟性，降低能耗。

　　從而達到：

　　? 脫硫效率高達95%以上，有利于地區(qū)和電廠實行總量控制；

　　? 技術(shù)成熟，設備運行可靠性高（系統(tǒng)可利用率達98%以上）；

　　? 單塔處理煙氣量大，SO2脫除量大；

　　? 適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫；

　　? 對鍋爐負荷變化的適應性強（30%—100%BMCR）；

　　? 設備布置緊湊減少了場地需求；

　　? 處理后的煙氣含塵量大大減少；

　　? 吸收劑(石灰石)資源豐富，價廉易得；

　　? 脫硫副產(chǎn)物（石膏）便于綜合利用，經(jīng)濟效益顯著；

　　2、系統(tǒng)基本工藝流程

　　石灰石（石灰）/石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要有：煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。其基本工藝流程如下：

　　鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過增壓風機、GGH(可選)降溫后進入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2、SO3、HCL和HF，與此同時在“強制氧化工藝”的處理下反應的副產(chǎn)物被導入的空氣氧化為石膏（CaSO4?2H2O），并消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。

　　在吸收塔中，石灰石與二氧化硫反應生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器（作為一級脫水設備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機。

　　經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進行沖洗。進行除霧器沖洗有兩個目的，一是防止除霧器堵塞，二是沖洗水同時作為補充水，穩(wěn)定吸收塔液位。

　　在吸收塔出口，煙氣一般被冷卻到46—55℃左右，且為水蒸氣所飽和。通過GGH將煙氣加熱到80℃以上，以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。

　　最后，潔凈的煙氣通過煙道進入煙囪排向大氣。

　　石灰石（石灰）/石膏濕法脫硫工藝流程圖

　　3、脫硫過程主反應

　　1） SO2 + H2O → H2SO3 吸收

　　2） CaCO3 + H2SO3 → CaSO3 + CO2 + H2O 中和

　　3） CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO4 氧化

　　4） CaSO3 + 1/2 H2O → CaSO3?1/2H2O 結(jié)晶

　　5） CaSO4 + 2H2O → CaSO4 ?2H2O 結(jié)晶

　　6） CaSO3 + H2SO3 → Ca(HSO3)2 pH 控制

　　同時煙氣中的HCL、HF與CaCO3的反應，生成CaCl2或CaF2。吸收塔中的pH值通過注入石灰石漿液進行調(diào)節(jié)與控制，一般pH值在5.5—6.2之間。

　　4、主要工藝系統(tǒng)設備及功能

　　1）煙氣系統(tǒng)

　　煙氣系統(tǒng)包括煙道、煙氣擋板、密封風機和氣—氣加熱器（GGH）等關(guān)鍵設備。吸收塔入口煙道及出口至擋板的煙道，煙氣溫度較低，煙氣含濕量較大，容易對煙道產(chǎn)生腐蝕，需進行防腐處理。

　　煙氣擋板是脫硫裝置進入和退出運行的重要設備，分為FGD主煙道煙氣擋板和旁路煙氣擋板。前者安裝在FGD系統(tǒng)的進出口，它是由雙層煙氣擋板組成，當關(guān)閉主煙道時，雙層煙氣擋板之間連接密封空氣，以保證FGD系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠等不受破壞。旁路擋板安裝在原鍋爐煙道的進出口。當FGD系統(tǒng)運行時，旁路煙道關(guān)閉，這時煙道內(nèi)連接密封空氣。旁路煙氣擋板設有快開機構(gòu)，保證在FGD系統(tǒng)故障時迅速打開旁路煙道，以確保鍋爐的正常運行。

　　經(jīng)濕法脫硫后的煙氣從吸收塔出來一般在46—55℃左右，含有飽和水汽、殘余的SO2、SO3、HCl、HF、NOX，其攜帶的SO42-、SO32-鹽等會結(jié)露，如不經(jīng)過處理直接排放，易形成酸霧，且將影響煙氣的抬升高度和擴散。為此濕法FGD系統(tǒng)通常配有一套氣—氣換熱器（GGH）煙氣再熱裝置。氣—氣換熱器是蓄熱加熱工藝的一種，即常說的GGH。它用未脫硫的熱煙氣（一般130～150℃）去加熱已脫硫的煙氣，一般加熱到80℃左右，然后排放，以避免低溫濕煙氣腐蝕煙道、煙囪內(nèi)壁，并可提高煙氣抬升高度。煙氣再熱器是濕法脫硫工藝的一項重要設備，由于熱端煙氣含硫最高、溫度高，而冷端煙氣溫度低、含水率大，故氣—氣換熱器的煙氣進出口均需用耐腐蝕材料，如搪玻璃、柯登鋼等，傳熱區(qū)一般用搪瓷鋼。

　　另外，從電除塵器出來的煙氣溫度高達130～150℃，因此進入FGD前要經(jīng)過GGH降溫器降溫，避免煙氣溫度過高，損壞吸收塔的防腐材料和除霧器。

　　2）吸收系統(tǒng)

　　吸收系統(tǒng)的主要設備是吸收塔，它是FGD設備的核心裝置，系統(tǒng)在塔中完成對SO2、SO3等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結(jié)構(gòu)，如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等，其中噴淋塔因為具有脫硫效率高、阻力小、適應性、可用率高等優(yōu)點而得到較廣泛的應用，因而目前噴淋塔是石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導塔型。

　　噴淋層設在吸收塔的中上部，吸收塔漿液循環(huán)泵對應各自的噴淋層。每個噴淋層都是由一系列噴嘴組成，其作用是將循環(huán)漿液進行細化噴霧。一個噴淋層包括母管和支管，母管的側(cè)向支管成對排列，噴嘴就布置在其中。噴嘴的這種布置安排可使吸收塔斷面上實現(xiàn)均勻的噴淋效果。

　　吸收塔循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液循環(huán)打入噴淋層，為防止塔內(nèi)沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞，循環(huán)泵前都裝有網(wǎng)格狀不銹鋼濾網(wǎng)（塔內(nèi)）。單臺循環(huán)泵故障時，FGD系統(tǒng)可正常進行，若全部循環(huán)泵均停運，FGD系統(tǒng)將保護停運，煙氣走旁路。

　　氧化空氣系統(tǒng)是吸收系統(tǒng)內(nèi)的一個重要部分，氧化空氣的功能是保證吸收塔反應池內(nèi)生成石膏。氧化空氣注入不充分將會引起石膏結(jié)晶的不完善，還可能導致吸收塔內(nèi)壁的結(jié)垢，因此，對該部分的優(yōu)化設置對提高系統(tǒng)的脫硫效率和石膏的品質(zhì)顯得尤為重要。

　　   吸收系統(tǒng)還包括除霧器及其沖洗設備，吸收塔內(nèi)最上面的噴淋層上部設有二級除霧器，它主要用于分離由煙氣攜帶的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。

　　3）漿液制備系統(tǒng)

　　漿液制備通常分濕磨制漿與干粉制漿兩種方式

　　不同的制漿方式所對應的設備也各不相同。至少包括以下主要設備：磨機（濕磨時用）、粉倉（干粉制漿時用）、漿液箱、攪拌器、漿液輸送泵。

　　漿液制備系統(tǒng)的任務是向吸收系統(tǒng)提供合格的石灰石漿液。通常要求粒度為90％小于325目。

　　4）石膏脫水系統(tǒng)

　　石膏脫水系統(tǒng)包括水力旋流器和真空皮帶脫水機等關(guān)鍵設備。

　　水力旋流器作為石膏漿液的一級脫水設備，其利用了離心力加速沉淀分離的原理，漿液流切進入水力旋流器的入口，使其產(chǎn)生環(huán)形運動。粗大顆粒富集在水力旋流器的周邊，而細小顆粒則富集在中心。已澄清的液體從上部區(qū)域溢出(溢流)；而增稠漿液則在底部流出(底流)。

　　真空皮脫水機將已經(jīng)水力旋流器一級脫水后的石膏漿液進一步脫水至含固率達到90%以上。

　　5）排放系統(tǒng)

　　排放系統(tǒng)主要由事故漿池、區(qū)域漿池及排放管路組成。

　　6）熱工自控系統(tǒng)

　　為了保證煙氣脫硫效果和煙氣脫硫設備的安全經(jīng)濟運行，系統(tǒng)裝備了完整的熱工測量、自動調(diào)節(jié)、控制、保護及熱工信號報警裝置。其自動化水平將使運行人員無需現(xiàn)場人員配合，在控制室內(nèi)即可實現(xiàn)對煙氣脫硫設備及其附屬系統(tǒng)的啟、停及正常運行工況的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，系統(tǒng)同時具備異常與事故工況時的報警、連鎖和保護功能。

雙堿法脫硫工藝

鈣鈉雙堿法脫硫工藝，簡稱雙堿法。該法主要是脫除氣體中的SO2氣體。適用于鍋爐煙氣、焦爐氣、鍋爐生產(chǎn)廢氣等的脫硫。

　　一、工藝特點

　　鈣鈉雙堿法是先用鈉堿性吸收液進行煙氣脫硫，然后再用石灰粉再生脫硫液，由于整個反應過程是液氣相之間進行，避免了系統(tǒng)結(jié)垢問題，而且吸收速率高，液氣比低，吸收劑利用率高，投資費用省，運行成本低。

　　1、以NaOH(Na2CO3)脫硫，脫硫液中主要為NaOH(Na2CO3)水溶液，在循環(huán)過程中對水泵、管道、設備緩解腐蝕、沖刷及堵塞，便于設備運行和維護。

　　2、鈉基吸收液對SO2反應速度快，故有較小的液氣比，達到較高的脫硫效率，一般≥90%。

　　3、脫硫劑的再生及脫硫沉淀均發(fā)生于塔體避免塔內(nèi)堵塞和磨損，提高了運行的可靠性，降低了運行成本。

　　4、以空塔噴淋為脫硫塔結(jié)構(gòu)，運行可靠性高，事故發(fā)生率小，塔阻力低，△P≤600Pa。

　　二、工藝原理

　　1、反應原理

　　SO2吸收反應：Na2CO3＋SO2→Na2SO3＋CO2↑

　　吸收劑再生反應：CaO＋H2O→Ca(OH) 2

　　Ca(OH) 2＋Na2SO3＋H2O→2NaOH＋CaSO3＋H2O

　　2、工藝流程

采用鍛鋼爐的煙氣經(jīng)換熱降溫至≤200℃，經(jīng)煙道從塔底進入脫硫塔。在脫硫塔內(nèi)布置若干層數(shù)十支噴嘴，噴出細微液滴霧化均布于脫硫塔溶積內(nèi)，煙氣與噴淋脫硫液進行充分汽液混合接觸，使煙氣中SO2和灰塵被脫硫液充分吸收、反應，達到脫塵除SO2的目的。經(jīng)脫硫洗滌后的凈煙氣經(jīng)塔頂除霧器脫水，經(jīng)脫硫塔上部進入煙囪排入大氣。脫硫循環(huán)液經(jīng)塔內(nèi)氣液接觸除SO2后，經(jīng)塔底管道流入沉淀池在此將灰塵沉淀下來，清液經(jīng)上部溢進入反應再生池，在池內(nèi)與石灰乳液制備槽引來的石灰乳進行再生反應，再生液流入泵前循環(huán)槽補入Na2CO3，由泵打入脫硫塔頂脫除SO2循環(huán)使用。其中再生產(chǎn)出的CaSO3及煙氣中過剩氧生成的CaSO4于沉淀池中沉淀分離。

　　三、工藝優(yōu)勢

　　1、煙氣系統(tǒng)

　　來自鍛鋼煙氣經(jīng)煙道引風機直接進入脫硫塔。脫硫塔以空塔噴淋結(jié)構(gòu)。設計空速?。?span>4.0m/s），塔壓力降小（≤600Pa），脫硫集中除塵、脫硫、排煙氣于一體，煙氣升至塔頂進入煙囪排入大氣。脫硫塔制作完畢噴砂處理后，環(huán)氧樹脂防腐6遍，塔內(nèi)部件主要是噴嘴和防霧器，均為304不銹鋼材質(zhì)。當脫硫泵出現(xiàn)故障時，脫硫暫停反應，煙氣可通過煙囪排入大氣。

　　2、脫硫塔SO2吸收系統(tǒng)

　　煙氣進入脫硫塔向上升起與向下噴淋的脫硫塔以逆流式洗滌，氣液充分接觸吸收SO2。脫硫塔采用噴嘴式空塔噴淋，由于噴嘴的霧化作用，分裂成無數(shù)小直徑的液滴，其總表面積增大數(shù)千倍，使氣液得以充分接觸，氣液相接觸面積越大，兩相傳質(zhì)熱反應，效率越高。因此化工生產(chǎn)中諸多單元操作中多采用噴淋塔結(jié)構(gòu)，起到高效、節(jié)能、造價低等優(yōu)點。脫硫塔內(nèi)堿液霧化吸收SO2及粉塵，生成Na2SO3，同時消耗了NaOH和Na2SO3。脫硫液排出塔外進入再生池與Ca(OH) 2反應，再生出鈉離子并補入Na2SO3（或NaOH），經(jīng)循環(huán)脫硫泵打入脫硫循環(huán)吸收SO2。

　　在脫硫塔頂部裝有除霧器，經(jīng)除霧器折流板碰沖作用，煙氣攜帶的煙塵和其他水滴、固體顆粒被除霧器捕獲分離。除霧器設置定期沖洗裝置，防止除霧器堵塞。

　　3、脫硫產(chǎn)物處理

　　脫硫產(chǎn)物最終是石膏漿，具體為CaSO3、CaSO4還有部分被氧化的Na2SO4及粉塵。有潛水泥漿泵從沉淀池排出處理好，經(jīng)自然蒸發(fā)晾干。由于石膏漿中含有固體雜質(zhì)，影響石膏的質(zhì)量，所以一般以拋棄法為高。排出沉淀池漿液可經(jīng)水力旋流器，稠厚器增濃提固后，再排至渣場處理。

　　4、關(guān)于二次污染的解決

　　以鈉鈣雙堿法煙氣脫硫可解決單一納堿脫硫的二次污染問題。鈉鈣雙堿法是以納堿吸收SO2,其產(chǎn)物用石灰乳再生出納堿繼續(xù)使用，因鈉鈣雙堿法能節(jié)省堿耗，又杜絕二次污染問題。有少量的Na2SO4不能夠再生被帶入石膏漿液中，經(jīng)固液分離，分離的固體殘渣進行回收堆放再做他用。溶液流回再生池繼續(xù)使用，因此不會產(chǎn)生二次污染。

　　5、方案的特點

　　以NaOH(Na2CO3)脫硫，脫硫液中主要為NaOH(Na2CO3)水溶液，在循環(huán)過程中對水泵、管道、設備緩解腐蝕、沖刷及堵塞，便于設備運行和維護。鈉基吸收液對SO2反應速度快，故有較小的液氣比，達到較高的脫硫效率，一般≥90%。

　　脫硫劑的再生及脫硫沉淀均發(fā)生于塔體避免塔內(nèi)堵塞和磨損，提高了運行的可靠性，降低了運行成本。以空塔噴淋為脫硫塔結(jié)構(gòu)，運行可靠性高，事故發(fā)生率小，塔阻力低，△P≤600Pa。

　　6、吸收SO2效率及主要影響因素

　　PH值：PH值高，SO2吸收速率大，脫硫效率高，同時PH值高，結(jié)垢幾率小，避免吸收劑表面純化。

　　溫度：溫度低有利于氣液傳質(zhì)，溶解SO2，但溫度低影響反應速度，所以脫硫劑的溫度不是一個獨立的不變因素，取決于進氣的煙氣溫度。

　　石灰粒度及純度：要求石灰純度≥95%，粒度控制Pc200~300目內(nèi)。

　　液漿濃度：控制在10~15%。